В электрической цепи, изображённой на рис. 1.2, известны сопротивления резисторов и сила тока I, протекающего через амперметр. Рассчитать токи, протекающие через резисторы, и напряжение U на зажимах схемы I=2, R1=2, R2=5, R3=4, R4=8, R5=15
Для решения данной задачи, нам необходимо использовать некоторые основные законы электрических цепей. В данном случае мы можем использовать закон Ома (V = I * R), закон Кирхгофа о сумме токов в узле и закон Кирхгофа о сумме падений напряжения в замкнутом контуре.
1. Рассчитаем общее сопротивление R_общ всей цепи:
R_общ = R1 + (R2 || R3) + [(R4 || R5) + R6]
Здесь символ "||" означает параллельное соединение сопротивлений.
R2 || R3 = (R2 * R3) / (R2 + R3)
R4 || R5 = (R4 * R5) / (R4 + R5)
Получим:
R_общ = R1 + (R2 * R3) / (R2 + R3) + (R4 * R5) / (R4 + R5)
2. Рассчитаем общий ток I_общ всей цепи, используя закон Ома:
I_общ = U / R_общ
Здесь U - известный нам ток, равный 2 А (ампераметр).
3. Рассчитаем напряжение U_6 на зажимах R6 с использованием закона Ома:
U_6 = I_общ * R6
4. Рассчитаем ток I_2, протекающий через R2:
I_2 = (U - U_6) / (R2 || R3)
5. Рассчитаем ток I_3, протекающий через R3:
I_3 = I_2
7. Рассчитаем ток I_4, протекающий через R4:
I_4 = U_4 / R4
8. Рассчитаем ток I_5, протекающий через R5:
I_5 = I_4
Таким образом, мы нашли все необходимые данные: общий ток I_общ, токи I_2, I_3, I_4, I_5, и напряжения U_4, U_6. Все данные, которые нужны для решения данной задачи, мы получили.
Для численного решения, подставим значения сопротивлений и известный ток в формулы:
1. Рассчитаем общее сопротивление R_общ всей цепи:
R_общ = R1 + (R2 || R3) + [(R4 || R5) + R6]
Здесь символ "||" означает параллельное соединение сопротивлений.
R2 || R3 = (R2 * R3) / (R2 + R3)
R4 || R5 = (R4 * R5) / (R4 + R5)
Получим:
R_общ = R1 + (R2 * R3) / (R2 + R3) + (R4 * R5) / (R4 + R5)
2. Рассчитаем общий ток I_общ всей цепи, используя закон Ома:
I_общ = U / R_общ
Здесь U - известный нам ток, равный 2 А (ампераметр).
3. Рассчитаем напряжение U_6 на зажимах R6 с использованием закона Ома:
U_6 = I_общ * R6
4. Рассчитаем ток I_2, протекающий через R2:
I_2 = (U - U_6) / (R2 || R3)
5. Рассчитаем ток I_3, протекающий через R3:
I_3 = I_2
6. Рассчитаем напряжение U_4 на зажимах R4:
U_4 = I_общ * (R4 || R5)
7. Рассчитаем ток I_4, протекающий через R4:
I_4 = U_4 / R4
8. Рассчитаем ток I_5, протекающий через R5:
I_5 = I_4
Таким образом, мы нашли все необходимые данные: общий ток I_общ, токи I_2, I_3, I_4, I_5, и напряжения U_4, U_6. Все данные, которые нужны для решения данной задачи, мы получили.
Для численного решения, подставим значения сопротивлений и известный ток в формулы:
R1 = 2 Ом, R2 = 5 Ом, R3 = 4 Ом, R4 = 8 Ом, R5 = 15 Ом, I = 2 А
1. Рассчитываем общее сопротивление R_общ:
R_общ = 2 + (5 * 4) / (5 + 4) + (8 * 15) / (8 + 15)
= 2 + (20 / 9) + (120 / 23)
≈ 2 + 2.22 + 5.22
≈ 9.44 Ом
2. Рассчитываем общий ток I_общ:
I_общ = U / R_общ
= 2 / 9.44
≈ 0.21 А
3. Рассчитываем напряжение U_6 на зажимах R6:
U_6 = I_общ * R6
= 0.21 * 1
≈ 0.21 В
4. Рассчитываем ток I_2, протекающий через R2:
I_2 = (U - U_6) / (R2 || R3)
= (2 - 0.21) / [(5 * 4) / (5 + 4)]
= 1.79 / (20 / 9)
≈ 0.9 А
5. Рассчитываем ток I_3, протекающий через R3:
I_3 = I_2
≈ 0.9 А
6. Рассчитываем напряжение U_4 на зажимах R4:
U_4 = I_общ * (R4 || R5)
= 0.21 * (8 * 15) / (8 + 15)
= 0.21 * (120 / 23)
≈ 1.10 В
7. Рассчитываем ток I_4, протекающий через R4:
I_4 = U_4 / R4
= 1.10 / 8
= 0.14 А
8. Рассчитываем ток I_5, протекающий через R5:
I_5 = I_4
= 0.14 А
Таким образом, мы получили следующие значения:
I_общ ≈ 0.21 А, I_2 ≈ 0.9 А, I_3 ≈ 0.9 А, I_4 ≈ 0.14 А, I_5 ≈ 0.14 А,
U_4 ≈ 1.10 В, U_6 ≈ 0.21 В.
Полученные значения являются ответом на данный вопрос. Теперь мы знаем токи, протекающие через каждый резистор, и напряжение на зажимах схемы.